田杰
长期以来，对颅领面生长发育的研究主要用X线头影测量法(RCM)。但RCM在应用中暴露出了许多问题和不足ll-3l。将有限元法(FENI)引入颅领面生长发育研究，可以精确地反映出颅领面各有限单元因生长或矫治而发生的大小和形状及其他生物力学变化，而且这些结果是恒定的，不依赖于坐标系的选择。本研究用FEM分析女性前牙颌患者从乳牙期到替牙期颅底及鼻上领复合体的发育趋势，借以揭示其自身的生长规律和不同骨结构在畸形发育过程中的变化特征，有助于了解反颌畸形的形成机制和矫治方案的制定。
材料和方法
1.研究对象
女性前牙反颌(唇腭裂反颌除外)患者头颅侧位定位片共82张，由临床随机抽样而得。所有患者在牙尖交错位时至少4个前牙反颌，磨牙关系不计，既往无拔除恒牙史，从未接受过正畸治疗。按Hell-man牙龄分期将患者分为乳牙期(IIA)和替牙期(II$)。样本分布为IIA期40例，平均年龄4. 8岁(分布为3. 5 -6岁)，III期42例，平均年龄9岁(分布为7 -12岁)。
2.研究方法
所有的X线头颅定位片均由作者一人在一段时间内集中描绘在半透明的硫酸纸上，用专门建立的颅领面形态有限元分析系统，由作者一人完成节点输入。
节点的确定及单元的划分:
(1)节点的确定:本文选定了10个硬组织节点，
如图1所示。
( 2)单元划分:本研究将头颅侧位定位片颅底及鼻上颌复合体划分成n个三角形单元(如表1，如图2 A, B所示)。
结果与分析
数据结果中，最大主应变(E max)、最小主应变(E min)、大小变化(size)、形状变化(shape)均反映了单元所发生的形变;最大主应变、最小主应变为正值表示拉应变，反之为压应变;面积率(A k)为替牙期单元面积与乳牙期单元面积之比，它反映了单元几何面积的变化;相对旋转(RRT)反映了各单元应变方向相对于前颅底(单元5)转动的角度;单元大小变化为最大主应变与最小主应变之和的平均值;单元形状变化为最大主应变与最小主应变之差的绝对平均值，它反映了单元的变形大小。
1.颅底部
从表2可以看出，颅底部单元的Emax为拉应变，Emin为压应变，但很小。单元面积有所增加，大小变化和形状变化几乎相等，但与其他单元相比较小，后颅底有轻微的顺时针旋转，说明颅底结构在该阶段变化比较协调。
2.上面部
除单元19的Emin外，其余单元的Emax和Emin均为拉应变，单元3的Emax为所有各单元中最大，而Emin相对较小。各单元面积均有明显增加，以单元3面积增加最多(增加了46.9% )。大小变化与形状变化基本相等，且为各单元中最大。单元3的变化说明鼻骨的长度及高度增加明显。单元19的变化有所不同，存在一定的压应变，单元面积在上面部单元中增加最少，并有一定的逆时针旋转，形状变化大于大小变化，说明上面部前份发育相对滞后，且以形状变化为主。其余单元大小变化均大于形状变化，结合单元面积的增加，反映了面部上后部结构的高度和深度在发育过程中增长情况。单元3, 28均有一定程度的逆时针旋转，反映了鼻骨的逆时针生长行为，同时也可能伴随有前颅底的逆时针生长行为。
3.颚骨
颚骨的变化具有一定的特殊性，各单元Emax均小于其他单元，Emin均为负值，即压应变，且较大，大小变化明显小于形状变化，面积率均小于1,各单元均有一定的逆时针旋转。说明单元面积在该期有所减小。一定程度上反映了该阶段鳄骨在长度和高度上发育滞后。
讨论
由于FEM的分析结果精确，并不受坐标系选择的影响，显示了RCM无法比拟的优越性。RCM依赖于坐标系的选择，不同的重叠方式可能会得出全然不同的结论。形态(Form)包括大小( Size)和形状(Shape)两方面。RCM将大小和形状合在一起进行分析，因而不能很好地区分由生长或矫治引起的颅领面结构的大小和形状的变化。有限元法在形态学研究中，将形态区分为大小和形状，从而可以更全面、更细致地反映颅领面某一结构的变化。特别是在矫治机理方面，可以分析颅领面结构在矢状方向和垂直方向得到矫治的部位及其大小、形状和旋转角度等变化。
由于FENI是基于连续介质理论，它描述的是每个节点邻近范围内(以单元边界为界限)所有点的变化行为，而ECM只能通过线距、角度或比例来反映标志点间相互靠近或远离的变化关系，对某一解剖结构的自身变化的把握尚有欠缺。FEM可以计算出每个单元相对于其它单元的旋转角度，并且与坐标系选择无关，而RCM则受坐标系的影响。
本文结合以往学者节点选择和单元划分的特点，选择了10个解剖标志点作为节点，将头颅定位片上颅底及鼻上颌复合体划分成10个三角形单元，既按解剖结构划分，又融入了结构间的相互关系，以此来分析前牙反颌患者颅底及鼻上颌复合体的发育趋势，探讨前牙反颌形成机制，为矫治方案的制定提供参考依据。
本研究表明，从乳牙期到替牙期，颅底及鼻上上颌复合体各单元变化较复杂。前、后颅底变化比较协调，说明颅底结构间关系比较稳定，随年龄变化很小。这一点与曾祥龙,Williams等用X线头影测量法的研究结果相似，说明有一定的遗传倾向。另外，RCM研究结果分析认为，反颌患者与正常颌相比颅底点靠前、下方，后颅底相对于前颅底逆时针旋转。由于本研究没有与正常比较，是否具有类似特征尚需进一步研究。
鼻高度和形态很大程度上受鼻骨发育的影响，而RCM对鼻骨的生长发育研究很少。本研究发现鼻骨单元在整个生长发育过程中变化明显，呈逆时针旋转生长。但这种变化与正常相比有何差异尚需进一步研究。颚骨单元变化的特殊性表现在从乳牙期到替牙期单元面积的减少，以形状变化为主，呈有一定的逆时针旋转生长，这些都可能是造成上颌相对后缩、前面高增大等反颌面型特征的因素。
前牙反颌形成机制较为复杂，可以是骨性、牙性或功能性，可因上颌发育不足，也可因夏荷发育过度，或二者兼而有之，同时还受遗传因素控制。本研究只以前牙反颌这一临床表现作为条件选择研究对象。对于在确定反颌病因机制后颅底及鼻上领复合体的发育趋势在各类型间有何特征尚需进一步探讨。
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